基于频率分离的自适应电动汽车能量管理系统

为解决纯电动汽车的电池老化问题，可以将电池和超级电容器（UC）配合使用，以减小在急加速等工况下电池的电流变化幅度，从而缓解电池的老化和电池容量的减少。在这种由两种动力源提供动力的纯电动汽车上，能量管理系统（EMS）非常关键，其合理分配能量需求，以提高电池的可靠性并延长电池使用寿命。

本文研究的电动汽车EMS由以下两部分构成：电池作为主要能源和UC作为辅助能源。基于频率分离的EMS中，整车的能量需求通过滤波器，将低频成分输入电池电流控制环，高频成分输入UC控制环。分离频率对系统的性能影响很大，如改变分离频率可以调整两个动力源的功率分配。较小的分离频率可保证电池电流更平稳，此时作为辅助能源的UC会被更多地利用，反之亦然。

当UC深度放电而不能提供高频能量，或UC将要过充电等工况下，系统电压闭环带宽减小，且无法控制负荷电流变化，引起电压大幅改变。为保证所有工况整车电压保持恒定，提出自适应策略。根据UC充电状态和负荷电流，当UC不能正常工作时改变分离频率，使高频的动力需求由电池提供，即此时电池取代UC的作用，使闭环动态性能不受UC的SOC影响。

该电动汽车自适应频率分离EMS可以在满足动力供应的同时，使电池的SOC和UC的电压变化范围得到很好的控制，提高了能量分配的自主性，同时可延长电池使用寿命，并可更好地开发利用UC的性能。通过专用测试台架试验验证了这种EMS的有效性。此技术也可以很容易地扩展到其它多个动力源的系统。

刊名：Journal of Power Sources（英）

刊期：2015年第280期

作者：Adrian Florescu et al

编译：何云廷